砂化白云岩隧洞砂化等级的随钻识别模型与应用

作     者：董家兴 杨吉 赵永川 王志荣 白锐 李建国 米健 王益仙 DONG Jiaxing;YANG Ji;ZHAO Yongchuan;WANG Zhirong;BAI Rui;LI Jianguo;MI Jian;WANG Yixian

作者机构：昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500 云南省水利水电勘测设计研究院云南昆明650021 云南省滇中引水建设管理局玉溪分局云南玉溪653100 云南省滇中引水工程有限公司云南昆明650000 云南秀川水利水电勘察设计有限公司云南昆明650021 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(42162026) 云南省重大科技专项计划(202002AF080003) 云南省应用基础研究计划(202201AT070083) 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2025年第44卷第3期

页      码：572-583页

摘      要：准确识别砂化等级是砂化白云岩隧洞施工灾害防控的关键抓手,然而,现有砂化等级划分方法与超前地质预报尚不能有效结合,一定程度上削弱了超前水平钻成果在灾害防控中的作用。以灾害案例分析为基础,开展6种典型工况下钻头破岩的ABAQUS数值模拟,从钻进位移和实时钻进速度两方面对相应岩层的钻进结果进行分析,并进行现场钻进试验,分析不同砂化等级围岩的钻进速度频率分布特征,构建并验证了基于钻进速度的砂化等级预测模型。研究结果表明:(1)砂化白云岩钻进速度随砂化等级提高而增大,钻进速度作为白云岩砂化等级预测指标是合理可行的;(2)基于434组实际超前水平钻钻进速度的统计分析,弱砂化白云岩钻进速度出现在2.33~5 mm/s范围的概率为92.47%,强烈砂化白云岩钻进速度出现在3.33~6.67 mm/s范围的概率为87.18%,剧烈砂化白云岩钻进速度出现在4.17~9.17 mm/s范围的概率为90.74%,均呈现正态分布;(3)将构建的砂化等级预测模型应用于滇中引水工程,识别结果与实际砂化等级吻合度高。研究成果直接推动超前水平钻成果应用于砂化等级预测与识别,进而指导砂化白云岩隧洞灾害防控。

主 题 词：隧道工程 砂化白云岩 超前钻探 钻进速度 砂化等级预测 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3724/1000-6915.jrme.2024.0528

馆 藏 号：203156408...